Разработка технологического процесса термической обработки (закалка, отпуск и нормализация) детали "поршень"

Содержание

Введение

Глава 1. Технологический раздел

1.1. анализ чертежа и технических требований

1.2. анализ материала детали (сталь 40х гост 4543-71)

1.3. режимы термической обработки стали 40х

1.4. дефекты после закалки стали 40х

1.5. контроль качества изделия до и после термической обработки (закалка и отпуск)

1.6. соблюдение техники безопасности

1.7. сохранность экологии

Заключение

Список использованной литературы

КУРСОВАЯ РАБОТА

Разработка технологического процесса термической обработки (закалка, отпуск и нормализация) детали «поршень»

ВВЕДЕНИЕ

Развитие современного машиностроения и двигателестроения в Российской Федерации неразрывно связано с совершенствованием технологий термической обработки ответственных деталей, работающих в условиях высоких механических и тепловых нагрузок. Детали типа «поршень», применяемые в двигателях внутреннего сгорания, компрессорах и гидравлических системах, относятся к числу критически важных компонентов, определяющих надежность и долговечность машин. В условиях реализации стратегии импортозамещения и технологического суверенитета России особую актуальность приобретает разработка и оптимизация отечественных технологических процессов термической обработки, обеспечивающих требуемый комплекс механических свойств деталей при минимальных производственных затратах и высокой стабильности качества продукции [1, c. 15].

Применение конструкционной легированной стали 40Х ГОСТ 4543-71 для изготовления поршней обусловлено ее оптимальным сочетанием прочностных и пластических характеристик, достигаемых посредством закалки и последующего отпуска. Однако недостаточная проработка режимов термической обработки приводит к возникновению дефектов структуры, снижению механических свойств и преждевременному выходу деталей из строя. Степень разработанности проблемы термической обработки стали 40Х в отечественной научно-технической литературе достаточно высока, что отражено в трудах ведущих специалистов НИТУ МИСиС, ЦНИИчермет им. И.П. Бардина, ИМет РАН, однако вопросы практической реализации технологических процессов применительно к конкретным типам деталей требуют дополнительного исследования и систематизации.

Цель курсовой работы — разработка технологического процесса термической обработки детали «поршень» из стали 40Х, обеспечивающего требуемые механические свойства и качество изделия.

Задачи курсовой работы:

• провести анализ чертежа и технических требований к детали «поршень»;
• исследовать структуру, химический состав и свойства стали 40Х ГОСТ 4543-71;
• обосновать и разработать оптимальные режимы термической обработки (закалка, отпуск, нормализация);
• изучить типичные дефекты, возникающие после закалки стали 40Х, и методы их предупреждения;
• определить методы контроля качества изделия до и после термической обработки.

Объект исследования — технологический процесс термической обработки на участке термообработки машиностроительного предприятия АО «Завод имени В.А. Дегтярева» (г. Ковров, Владимирская область).

Предмет исследования — режимы термической обработки детали «поршень» из стали 40Х.

Методологическая база исследования включает теоретические основы металловедения и термической обработки металлов, экспериментальные методы определения механических свойств, металлографический анализ, нормативную базу ГОСТ 4543-71, ГОСТ 1050-2013, ГОСТ 5657-69.

Научная новизна работы заключается в систематизации данных о влиянии параметров термической обработки на структуру и свойства стали 40Х применительно к детали «поршень».

Теоретическая значимость состоит в углублении знаний о закономерностях фазовых превращений в хромистых конструкционных сталях при различных режимах нагрева и охлаждения.

Практическая значимость работы определяется возможностью использования разработанных технологических режимов в производственных условиях машиностроительных предприятий России для повышения качества и надежности деталей типа «поршень».

Структура работы: курсовая работа состоит из введения, одной главы, включающей семь параграфов, заключения и списка использованной литературы.

ГЛАВА 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1.1. Анализ чертежа и технических требований

Деталь «поршень» представляет собой ответственный элемент кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания, воспринимающий давление газов при рабочем ходе и передающий усилие на шатун. Конструктивно поршень выполнен в виде цилиндрического стакана с днищем, канавками под компрессионные и маслосъемные кольца, бобышками для установки поршневого пальца. Анализ рабочего чертежа детали показывает, что основные технические требования к поршню включают: точность геометрических размеров наружного диаметра (квалитет IT7-IT8), овальность и конусность не более 0,02 мм, шероховатость рабочей поверхности Ra 0,63 мкм, твердость поверхности 35-45 HRC, отсутствие поверхностных дефектов (трещин, раковин, забоин) [2, c. 45].

Материал детали — сталь 40Х ГОСТ 4543-71 — выбран исходя из необходимости обеспечения высокой конструкционной прочности, износостойкости и усталостной долговечности при циклических нагрузках. Технические условия на деталь предусматривают обязательное проведение термической обработки — закалки с последующим отпуском для получения структуры сорбита отпуска, обеспечивающей оптимальное сочетание прочности (предел прочности не менее 900 МПа) и пластичности (относительное удлинение не менее 9%). Чертеж содержит указания на допустимые отклонения от номинальных размеров, параметры биения и соосности отверстий под поршневой палец, требования к качеству поверхности после механической и термической обработки [3, c. 78].

Особое внимание при анализе технических требований уделяется зонам концентрации напряжений — галтельным переходам, канавкам под кольца, отверстиям под палец, где наиболее вероятно зарождение усталостных трещин. Для этих зон регламентируется радиус закругления не менее 2 мм, отсутствие рисок и задиров после механической обработки. Технические требования предусматривают контроль твердости в различных сечениях поршня с целью обеспечения равномерности прокаливаемости и исключения мягких пятен. Глубина закаленного слоя должна составлять не менее 5 мм от поверхности, что обеспечивает необходимую износостойкость при сохранении вязкой сердцевины [4, c. 112].

Анализ условий работы поршня показывает, что деталь эксплуатируется при температуре до 300°С, подвергается ударным н

…